(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流路と第２の流路が一側の端面から他側の端面まで貫通して設けられ、これらの第１の流路と第２の流路は、中心を通る直線の両側に対称に配置され、且つ前記一側の端面にそれぞれ１つの開口部が開口し、内部で二股に分岐されて前記他側の端面に２つの開口部が開口して形成されたステータと、
一側の端面が前記ステータの他側の端面に密着して回動可能とされ、前記一側の端面に、第１の制御位置において前記第１の流路と第２の流路とを遮断し、前記第１の制御位置から第２の制御位置まで回動するに伴い前記第１の流路と第２の流路の各２つの開口部の各一側の対応する開口部同士及び各他側の対応する開口部同士をそれぞれ連通させて前記第１の流路と第２の流路とを連通させる第１の連通溝と第２の連通溝が設けられたロータと、
前記ステータとロータを収容するケーシングと、
前記ロータの他側の端面とケーシングとの間に設けられて前記ロータの一側の端面を前記ステータの他側の端面に密着させる押圧手段とを備えたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記ステータの他側の端面に開口する前記第１及び第２の流路の各２つの開口部は同一円周上に配置され、
前記ロータの第１及び第２の連通溝は、少なくとも両端部が前記第１及び第２の流路の各２つの開口部と対向する同一円周上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ロータ内に設けられ、各一端がそれぞれ前記第１及び第２の連通溝の底面に開口し、各他端がそれぞれ他側の端面に開口して前記各連通溝側から他側の端面側へのみ流体の流れを許容する一方向弁からなることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ステータの第１、第２の流路の何れか一方を流体の入口、何れか他方を流体の出口としたときに、閉弁時において前記連通溝まで流体が導入され得る側の連通溝の底面に一端が開口し、他端が前記ロータの他側の端面に開口して流体の一部を供給する流路からなることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量制御弁としては、流路の断面積を絞りによって変えて流量を規制する絞り弁（通常圧力補償が無い）がある。この絞り弁は、図１２に示すようにボデイ1内にニードル弁（弁体）２が収容され、弁軸２ａに形成したねじ部２ｂにより進退自在に収容されて先端部２ｃに形成されたテーパ面２ｄより弁座３との間の環状の断面積を変えて流量を調整するものである。この絞り弁は、構造が簡単で低廉であること、高圧の油圧回路にも適用できる等の特徴がある。
【０００３】
また、流路面積の調整は、ニードル弁２の弁軸２ａの上端に固定した手動ハンドル４の回転操作により調整するものが主体となっており、操作が簡単である。閉弁状態の確認は、作業者が手動ハンドル４を回してニードル弁２のテーパ面２ｄが弁座３に圧接したときの摩擦力を感知して判断している。従って、このような絞り弁は、手動操作の元では極めてシンプルな構造で、且つ安定した性能を有しているために極めて多くの分野に用いられている。
【０００４】
また、このような構造の絞り弁の流路面積の調整を電気的に行う方法として、ニードル弁２の手動ハンドル４に代えて電気モータを取り付けて駆動する方式が採用されている。
また、電気モータを使用したニードルバルブとして、ニードルバルブの弁軸の上端部に設けた座金と弁軸を軸支する弁装体との間にスプリングを縮設すると共に、弁軸の上端面に出力軸が軸方向に摺動する直動モータの出力軸の先端面を当接させ、閉弁時には、直動モータの出力軸を弁座に近接させる方向に移動させてスプリングを圧縮させてニードルバルブのテーパ面を弁座に圧接させ、開弁時には出力軸を弁座から離間する方向に移動させ、スプリングのバネ力により出力軸に追従させてニードルバルブを開弁方向に移動させてテーパ面を弁座から離隔させるようにしたニードルバルブが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５３２０５号公報（４−５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２に示したような構造の絞り弁の流路面積の調整を電気的に行う方法として、ニードル弁２の手動ハンドル４に代えて電気モータを取り付けて駆動する方式においては、開弁、閉弁の制御に自由度が低いことと、使用時間の経過（経時変化）と共に、シートポイント（制御位置）がずれてしまうという大きな欠点があった。特に閉弁位置の位置決めには過負荷状態を作り出しての位置決め手段しか見出せないような制御系体となる。即ち、閉弁状態の確認は、手動操作においては作業者が手動ハンドル４を回してニードル弁２のテーパ面２ｄが弁座３に圧接したときの摩擦力を感知して判断しているが、電気モータを使用した場合にはニードル弁２を過剰に締め付けて弁座３に圧接させて閉弁させるという制御系体となり、これが電気モータの過負荷状態を発生させることとなり、電気モータや制御系の過電流等の故障の要因となっている。
【０００７】
また、ニードル弁方式の流量制御弁は、本来の使用状況、即ち手動操作の観点からパワーアシストや圧力バランスやフローフォースへの対応が施されていないのが実態である。技術的にはパワーアシストや圧力バランス機構を施す方法があるが、形状が甚だしく大きくなり、また、フローフォースへの対応は形状上技術的に困難である。
フローフォースへの対処がなされていない場合には、流体の脈動に起因する振動が発生し、これに伴いギヤ等のバックラッシュの部分に振動が発生して位置決め制御の不安定の要因となる。このためフローフォースに対抗して逆方向の力を加える必要がある。このフローフォースは、流体の圧力が高く、且つ流量に応じて大きくなり、パワーアシストや圧力バランス機構を施すことが必要となる。しかしながら、パワーアシストや圧力バランス機構が設けられていない場合にはフローフォースにより位置決め制御に必要以上の操作力（駆動力・制止力）を必要とし、電気モータや制御系が大型化し、コストも高くなる。従って、フローフォースへの対応がなされないと、手動操作による制御はもとより電動モータによる制御においても高圧、大流量の流体の流量制御への不安定要因が生じる。
【０００８】
更に、ニードル弁方式の電動制御においては、ニードル弁の軸方向の変位（リフト）の変位を必要とし、この変位を吸収するためには弁軸と電動モータとをスプライン機構又はこれに匹敵する機構により連結することが必要となる。このため、これらの機構とニードル弁の送りねじの双方にクリアランスに起因するガタ、即ちバックラッシュが発生し、ニードル弁を目的位置に正確に固定することが困難となり、再現性の欠如の要因にもなっている。
【０００９】
また、特許文献１に開示されているニードルバルブは、構造が複雑であり、これに伴い部品点数が多くなり組み立てが困難であると共に高価である。また、制御流体の通過回路内にＯリングを有し、このＯリングを定期的に交換する必要が生じ保守の定期化が必要条件となる。更に構造上高圧及び大流量の流体制御に使用することには難がある。また、フローフォースへの対応もなされておらず、概ね図１２に示す絞り弁と同様の問題を内蔵（残存）している。
【００１０】
また、構造的には、流量制御、特に通過面積を定量的に変化させる制御においては、直動形スプール機構が一般的ではあるが、スプールとランド間の寸法管理、穴加工、円筒度、真直度等に特別な設備、技術が必要となり、コストが高くなる等の要素が残留している。
本発明の目的は、流体の入出力間を２分流化してフローフォースを相殺すると共に、制御流体の源圧側をバックプレッシャとして用いて摺動する部品間に圧密状態を作り出し、接触部からの流体の漏れを防止し且つ回動自在を保持し、簡単な構造で流体の通過面積を連続的且つ滑らかに変化させることができる流量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る流量制御弁は、
第１の流路と第２の流路が一側の端面から他側の端面まで貫通して設けられ、これらの第１の流路と第２の流路は、中心を通る直線の両側に対称に配置され、且つ前記一側の端面にそれぞれ１つの開口部が開口し、内部で二股に分岐されて前記他側の端面に２つの開口部が開口して形成されたステータと、
一側の端面が前記ステータの他側の端面に密着して回動可能とされ、前記一側の端面に、第１の制御位置において前記第１の流路と第２の流路とを遮断し、前記第１の制御位置から第２の制御位置まで回動するに伴い前記第１の流路と第２の流路の各２つの開口部の各一側の対応する開口部同士及び各他側の対応する開口部同士をそれぞれ連通させて前記第１の流路と第２の流路とを連通させる第１の連通溝と第２の連通溝が設けられたロータと、
前記ステータとロータを収容するケーシングと、
前記ロータの他側の端面とケーシングとの間に設けられて前記ロータの一側の端面を前記ステータの他側の端面に密着させる押圧手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
ステータの第１の流路の１つの開口部から流入した流体は、内部で二股に分流されて２つの開口部から対向するロータの第１、第２の連通溝に流入する。ロータの第１の制御位置においては、ステータの第１の流路と第２の流路とが遮断されている。これにより、流量制御弁が閉弁されている。ロータが第１の制御位置から第２の制御位置に回動するに伴いロータの第１の連通溝と第２の連通溝がステータの第１の流路の対向する２つの開口部と第２の流路の対向する２つの開口部に連通して流体がステータの第１の流路の２つの開口部から第２の流路の２つの開口部に流れ込み、ステータ内部で合流して１つの開口部から吐出する。これにより、流量制御弁が開弁する。このとき、ロータの第１の連通溝と第２の連通溝を流れる流体は、中心軸対称から見るとフローフォースが相殺される方向に流れることになる。これにより、流体の脈動に起因する振動も低減されて位置決め制御が容易となる。
【００１３】
ロータは、ステータと密着する反対側の端面とハウジングとの間の空間部に縮設された押圧手段により、ステータに密着し且つ回転可能に支持される。そして、ロータの回動により、第１の流路と第２の流路とが遮断又は連通される。即ち、流量制御弁が閉弁又は開弁される。これにより、油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく機能に見合った電動操作のみでロータを回動させて流量制御弁を開閉させることが可能となる。この結果、高圧、大流量の油圧回路にも容易に対応することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る流量制御弁は、請求項１に記載の流量制御弁において、
前記ステータの他側の端面に開口する前記第１及び第２の流路の各２つの開口部は同一円周上に配置され、
前記ロータの第１及び第２の連通溝は、少なくとも両端部が前記第１及び第２の流路の各２つの開口部と対向する同一円周上に配置されていることを特徴としている。
【００１５】
ステータの第１、第２の流路の各２つの開口部を同一円周上に配置し、ロータの第１、第２の連通溝は、少なくとも両端部がステータの第１、第２の流路の各２つの開口部と対向する同一円周上に配置し、ロータを回動させることにより、第１の流路と第２の流路とを遮断し、又は連通させることができる。
また、本発明の請求項３に係る流量制御弁は、請求項１又は請求項２に記載の流量制御弁において、
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ロータ内に設けられ、各一端がそれぞれ前記第１及び第２の連通溝の底面に開口し、各他端がそれぞれ他側の端面に開口して前記各連通溝側から他側の端面側へのみ流体の流れを許容する一方向弁からなることを特徴としている。
【００１６】
ロータとケーシングとの間の空間部に縮設したバネと、連通溝側からロータとケーシングとの間の空間部に一方向弁を通して流体圧を供給してバックプレッシャ（背圧）を付与してロータとケーシング間の機械的摩擦力を低減し、ステータの端面とロータの端面との圧密状態を保持しつつ小さな駆動力でロータを回動可能とする。
また、本発明の請求項４に係る流量制御弁は、請求項１又は請求項２に記載の流量制御弁において、
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ステータの第１、第２の流路の何れか一方を流体の入口、何れか他方を流体の出口としたときに、閉弁時において前記連通溝まで流体が導入され得る側の連通溝の底面に一端が開口し、他端が前記ロータの他側の端面に開口して流体の一部を供給する流路からなることを特徴としている。
【００１７】
ロータとケーシングとの間の空間部に縮設したバネと、連通溝側からロータとケーシングとの間の空間部に流路を通して流体圧を供給してバックプレッシャ（背圧）を付与してステータとロータの対向面を圧密状態に押し付け且つロータを回動可能とする。これにより、構造が簡単で油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく電気操作のみで流量制御弁を開閉駆動させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、ステータの入力・出力間の流路を二分化し、第１の流路から入力された流体をロータに設けた二つの連通溝により反対方向に流して第２の流路に流入させることにより、フローフォースを相殺することができ、位置決め制御が容易となる。また、流量制御弁の構成が簡単であり、組み付け性が良く且つコストの低廉化を図ることができる。
【００２１】
また、バネと協働して流体の圧力を利用してロータにバックプレッシャ（背圧）を付与することにより、機械的バネ機構により生ずるロータとケーシング間の摩擦を低減し、且つステータとロータ間の接触面の圧力を高めて圧密状態を作り出して接触部からの流体の漏れを防止することができ、油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく電動操作のみで駆動させることができる。従って、高圧、大流量の油圧回路に適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る流量制御弁の断面図である。
【図２】図１に示した流量制御弁計の矢線II方向から見たステータの端面図である。
【図３】図１に示した流量制御弁の矢線III−III方向から見たステータの端面図である。
【図４】図１に示した流量制御弁の矢線ＩＶ−ＩＶ方向から見たロータの端面図である。
【図５】図１に示した流量制御弁の閉弁時におけるステータの第１、第２の流路とロータの第１、第２の連通溝との関係を示す説明図である。
【図６】図５に示した流量制御弁の開弁時におけるステータの第１、第２の流路とロータの第１、第２の連通溝との関係を示す説明図である。
【図７】図５に示したロータの連通溝とステータの流路の開口部間の開口面積の変化を示す説明図である。
【図８】ロータの連通溝とステータの流路の開口部間の開口面積の変化を示す変形例を示す説明図である。
【図９】図１に示した流量制御弁を系統的に示した回路図である。
【図１０】図１に示した流量制御弁の変形例を系統的に示した回路図である。
【図１１】図１に示した流量制御弁の変形例を系統的に示した回路図である。
【図１２】従来の流量制御弁（ニードル弁）の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る流量制御弁について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の流量制御弁の概略構成を示し、流量制御弁１０は、制御弁本体としてのステータ（固定部）１１と、弁体としてのロータ（回転部）１２と、これらを収容するケーシング１３と、ロータ１２とケーシング１３との間に設けられてロータ１２を押圧してステータ１１に密着させるための押圧手段１４等により構成されている。
【００２４】
図１乃至図３に示すようにステータ１１は、円柱形状をなし、一側の端面１１ａ側から見て中心Ｏを通る１点鎖線で示す直線αの左右両側に対称に第１の流路２１と第２の流路２２が一側の端面１１ａから他側の端面１１ｂまで貫通して設けられている。そして、これらの第１の流路２１、第２の流路２２は、図１及び図２に点線で示すように内部で二股に分岐されている。第１の流路２１、第２の流路２２は、端面１１ａにそれぞれ１つの開口部２１Ａ，開口部２２Ａが開口し、端面１１ｂにそれぞれ２つの開口部２１ａ，２１ｂ，開口部２２ａ，２２ｂが開口している。開口部２１Ａ，２２Ａの内周面には図示しない雌ネジが刻設されており、管継手と接続可能とされている。
【００２５】
図２及び図３に示すように第１の流路２１、第２の流路２２の開口部２１Ａ，２２Ａ及び各２つの開口部２１a，２１ｂ、及び開口部２２ａ，２２ｂは、同一円周上に配置されている。そして、図３に示すように第１の流路２１の２つの開口部２１ａ，２１ｂは、点線で示す開口部２１Ａの両側に所定の角度、例えば中心角４５度の位置に配置されており、この場合、第２の流路２２の２つの開口部２２ａ，２２ｂも、点線で示す開口部２２Ａの両側に中心角４５度をなして配置されている。即ち、開口部２１ａ，２１ｂ、及び開口部２２ａ，２２ｂは、同一円周上に周方向に沿って中心角９０度をなして等間隔に配置されている。従って、開口部２１ａと２２ａ、開口部２１ｂと２２ｂは、中心Ｏを通る直線αの両側に対称位置に配置されている。
【００２６】
また、図３に示すようにステータ１１の端面１１ｂの中心位置にロータ１２の回転中心位置を決めるための位置決め用の軸穴１１ｃが設けられており、外周部近傍の所定位置にロータ１２の回動位置、即ち後述する閉弁位置及び開弁位置を規制するための位置決め用の溝１１ｄが開口部２１a，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと同心的に円弧状をなして所定の長さに設けられている。
【００２７】
図１に示すようにロータ１２は、ステータ１１と同径の円柱形状をなし、ステータ１１の端面１１ｂに密着する一側の端面１２ａに図４に示すように回動位置に応じて第１の流路２１と第２の流路２２の対応する開口部２１ａと２２ａ、開口部２１ｂと２２ｂに連通可能な２つの連通溝２３と連通溝２４が設けられている。ロータ１２の他側の端面１２ｂの中心位置には回転軸１５が設けられている。連通溝２３は、開口部２１ａと開口部２１ｂと対応する同一円周上に、連通溝２４は、開口部２２ａと２２ｂと対応する同一円周上にそれぞれ円弧状をなして配置され且つ同一の形状、即ち対称の形状とされている。尚、図４において連通溝２３は開口部２１ａと２２ａ、連通溝２４は開口部２１ｂと２２ｂを連通している状態を示している。
【００２８】
連通溝２３は、図５に示す閉弁時には開口部２１ａと連通しており、図６に示す開弁時には対応する開口部２１ａと開口部２２ａとを連通する。連通溝２４は、図５に示す閉弁時には開口部２２ｂと連通しており、図６に示す開弁時には対応する開口部２２ｂと開口部２１ｂとを連通する。そして、連通溝２３は、開口部２２ａと連通する一側の端面２３ａが当該開口部２２ａに外接する平面をなしている。
【００２９】
このように端面２３ａが平面をなしていることで、図７に示すように開口部２２ａの開口面積を矢印で示すロータ１２の回動に応じて２点鎖線で示すように変化させることが可能となる。更に、開口部２２ａの形状を図８に示すように周方向に沿う略台形状にすることで、開口面積をロータ１２の回動に比例して２点鎖線で示すように変化させることが可能となる。連通溝２４についても同様である。尚、連通溝２３，２４の一側の端面２３ａ，２４ａは、他側の端面２３ｂ、２４ｂと同様に曲面でも良い。また、各開口部の形状は、上述した円形や略台形等に限るものではなく、他の形状でもよい。
【００３０】
また、連通溝２３は、対応する開口部２１ａと開口部２２ａとを連通し、連通溝２４は、対応する開口部２１ｂと開口部２２ｂとを連通すればよく、従って、必ずしも円弧状に形成する必要はなく、図４に２点鎖線で示すように直線状に形成してもよい。
図１及び図４に示すようにロータ１２の端面１２ａの中心位置にステータ１１の位置決め用の軸穴１１ｃと対向して位置決め用の軸穴１２ｃが設けられている。この軸穴１２ｃにはピン（回転軸）２５の略半分が回転可能に嵌挿され、略半分が突出している。また、図４に示すようにロータ１２には図３に示すステータ１１の端面１１ｂに設けられた位置決め用の溝１１ｄと対応する位置に、当該位置決め用の溝１１ｄ内を閉弁位置から開弁位置まで摺動可能な位置決めピン２６が設けられている。
【００３１】
図１及び図４に示すようにロータ１２には、連通溝２３，２４の底面の所定位置、例えば略中央位置と端面１２ｂとの間にこれらの連通溝２３，２４側から端面１２ｂ側へのみ流体の流れを許容する一方向弁（逆止弁）１６，１７が内装されている。そして、ステータ１１の端面１１ｂとロータ１２の端面１２ａは、精密に表面加工処理が施されており、ロータ１２の端面１２ａがステータ１１の端面１１ｂに良好に密着した状態で回動可能とされている。
【００３２】
ケーシング１３は、有底円筒形状をなし、ロータ１２が極めて僅かなクリアランスを存して回転可能に収容されており、一側の端面１３ａの中心にロータ１２の回転軸１５が挿通する軸穴１３ｂが設けられている。ロータ１２は、Ｏリング２８を介してケーシング１３内に回転可能に嵌挿され、回転軸１５がケーシング１３の軸穴１３ｂから突出し、Ｏリング２７により液密に回転可能に支持されて収容されている。ロータ１２の端面１２ｂとケーシング１３の対向する端面１３ａとの間の空間部にバネ部材としての皿バネ１８が複数枚、例えば４枚交互に重ねて縮設されている。
【００３３】
図１に示すようにステータ１１は、軸穴１１ｃにロータ１２の軸穴１２ｃに嵌合されたピン（回転軸）２５の突出している半分が嵌挿され、位置決め用の溝１１ｄに位置決めピン２６が摺動可能に嵌挿され、端面１１ｂがロータ１２の端面１２ａに皿バネ１８のバネ力に抗して密着されてケーシング１３に嵌挿収容され、環状の端板１９によりケーシング１３に逸脱不能且つ回転不能に固定されている。尚、ステータ１１は、Ｏリング２９によりケーシング１３内に液密に嵌挿されている。そして、一方向弁１６，１７と皿バネ１８とにより押圧手段１４が形成されている。
【００３４】
以下に図５乃至図８により作用を説明する。尚、流量制御弁１０を圧縮流体回路、例えば高圧の油圧回路に適用し、開口部２１Ａを圧縮流体（以下、「圧油」と称する）の入口、開口部２２Ａを圧油の出口として説明する。図５及び図６は、図１に示した流量制御弁１０をステータ１１とロータ１２との密着面におけるステータ１１の第１の流路２１、第２の流路２２の対応する開口部２１ａと２１ｂ、開口部２２ａと２２ｂ、及びロータ１２の対応する２つの連通溝２３、連通溝２４との関係をロータ１２の端面１２ａ側から見た状態を示している。尚、図５及び図６中ステータ１１の端面１１ｂの各開口部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、分かり易くするために実線で描いてある。
【００３５】
図５に示すようにロータ１２の位置決めピン２６がステータ１１の位置決め用の溝１１ｄの一側端部（以下、「第１の制御位置」という）に係止されている状態においては、連通溝２３，２４は、それぞれ開口部２１ａ，２２ｂのみに連通しており、開口部２２ａ、開口部２１ｂとは連通していない。従って、流量制御弁１０は、第１の流路２１と第２の流路２２とが遮断された状態、即ち閉弁状態にある。
【００３６】
ロータ１２が図中矢印Ｃで示す時計方向に回動すると、これに伴い連通溝２３，２４の各一側（端面２３ａ，２４ａ側）がそれぞれ開口部２２ａ，２１ｂと徐々に連通する（図７参照）。これにより、流量制御弁１０が徐々に開弁して圧油が開口部２１ａから開口部２２ａ、開口部２１ｂから開口部２２ｂへと流れ始める。即ち、第１の流路２１から第１の連通溝２３と第２の連通溝２４を通して第２の流路２２に圧油が流れ始める。
【００３７】
ロータ１２が更に時計方向Ｃに回転して図６に示すように位置決めピン２６がステータ１１の位置決め用の溝１１ｄの他側端部（以下、「第２の制御位置」という）に係止されると、連通溝２３、連通溝２４の各一側がそれぞれ開口部２２ａ，開口部２１ｂに全開して連通する。また、連通溝２３，２４の他側（端面２３ｂ，２４ｂ側）は、開口部２１ａ，２２ｂと連通している。これにより、第１の流路２１、第２の流路２２の各２つの開口部２１ａと２１ｂ、開口部２２ａと２２ｂの、各一側の対応する開口部２１ａと２２ａ、各他側の対応する開口部２１ｂと２２ｂ同士が連通されて、第１の流路２１と第２の流路２２とが連通される。これにより、流量制御弁１０が全開する。
【００３８】
前述したように、ステータ１１の第１、第２の流路２１，２２が中心Ｏを通る直線αの左右両側に対称に配置され（図２及び図３参照）、これらの各２つの開口部２１ａと２１ｂ、開口部２２ａと２２ｂが、同一円周上に対称位置に配置され、ロータ１２の連通溝２３、連通溝２４もこれらと同一円周上に配置され且つ同一の形状とされている。そして、これらの連通溝２３、連通溝２４が第１の流路２１、第２の流路２２の各二つの開口部の各一側の対応する開口部２１ａと２２ａ、各他側の対応する開口部２１ｂと２２ｂを連通させている。
【００３９】
これにより、図６に示すように第１の流路２１の開口部２１Ａから流入した圧油は、ステータ１１の内部で分岐して開口部２１ａから連通溝２３を通して開口部２２ａに、開口部２１ｂから連通溝２４を通して開口部２２ｂへと流れてステータ１１の内部で再び合流して第２の流路２２の開口部２２Ａから流出する。これにより、連通溝２３、連通路２４内を流れる圧油は、同じ大きさのフローフォースＦＨ，ＦＨを発生し、且つ反対方向に流れることとなる。この結果、これらの連通溝２３、連通溝２４内を流れる圧油によるフローフォースＦＨ，ＦＨは相殺される。これにより、ロータ１２の回転の制御力は、フローフォースに対して重要な要素では無くなる。
【００４０】
尚、上述したように２つのフローフォースＦＨ，ＦＨが効率よく相殺するためにはステータ１１の第１、第２の流路２２の開口部２１Ａ，２２Ａ、開口部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ、及び特にロータ１２の連通溝２３，２４の溝構造寸法と対称性、位置付けが重要な要素となるが、これらの加工は、前述したスプールの加工や管理に比べて容易である。
【００４１】
また、ステータ１１の端面１１ｂとロータ１２の端面１２ａとの接触面間では、ロータ１２の連通溝２３，２４に加わる流体圧力に抗して何らかの外圧によってのみ密着状態が保持される、又は保持されていなければならない。流体圧が加えられていない状態においてロータ１２の端面１２ａは、皿バネ１８のバネ力のみによりステータ１１の端面１１ｂへの密着状態が保持されている。
【００４２】
しかしながら、第１の流路２１を圧油の入口、第２の流路２２を圧油の出口として圧油が加えられると、図５に示す閉弁状態、即ち開口部２２ａと開口部２１ｂが遮断状態にある場合においても、第１の流路２１の開口部２１ａから連通溝２３内に流入している圧油の一部が図１に示す一方向弁１６を通してロータ１２とケーシング１３との間の空間部に流入してバックプレッシャ（背圧）ＢＰとして作用し、皿バネ１８と協働してロータ１２を押圧して端面１２ａをステータ１１の対向する端面１１ｂに圧接させる。
【００４３】
また、閉弁状態において第１の流路２１に連通する連通溝２３から一方向弁１６を通してロータ１２とケーシング１３との間の空間部に流入した圧油は、一方向弁１７により連通溝２４側への流出が阻止される。即ち、流体の出口側の第２の流路２２側への圧油の流れが阻止される。これにより、ロータ１２に付与されるバックプレッシャＢＰの低下が防止されて上記平衡状態が保持される。
【００４４】
平衡状態を保持することは、以後ロータ１２の端面１２ａ側の圧油の流路（連通溝２３，２４）の回転軸（ピン２５）に垂直な面積と端面１２ｂ側（皿バネ１８側）の回転軸に垂直な面積との差分と圧油の圧力との積に応じた力によりロータ１２をステータ１１に圧密させる状態（密着状態）を作り出すことになる。そして、この圧密状態によりステータ１１の端面１１ｂとロータ１２の端面１２ａとの密着面からの圧油の漏れを防止することができる。
【００４５】
更に、圧油によるバックプレッシャ（背圧）ＢＰを用いて圧油の圧力自体にて密着状態を保持する機械的な外圧機構に対して回転制御に必要な力は、皿バネ１８のバネ力（反力）によって生じる摩擦力と密着面での摩擦力となる。密着面は相互に精密な表面加工処理を施した面を有し、且つ液膜（油膜）が保持されているために円滑な滑りとなる。即ち、ロータ１２の回動が円滑となる。
【００４６】
バックプレッシャＢＰを使用しない場合には、皿バネ１８、或いはスプリング等により必要な押圧力を作り出さなければならないため、組立時におけるバネ力及び組立後のスプリング等とケーシング１３との間に発生する接触摩擦力が大きくなり、回転制御力をより増大せざるを得なくなる。しかしながら、上述したようにバックプレッシャＢＰを有効に使用することによりこのような問題を容易に解決することができる。
【００４７】
これにより、ロータ１２の回転軸１５を電気モータにより正確に且つ過負荷状態にすることなく駆動させることが可能となり、流量制御弁の電動化を図ることができる。更に、油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく電動操作のみで駆動させることができ、高圧、大流量の圧縮流体回路（油圧回路）に容易に対応することができる。
上述と反対に第２の流路２２を流体の入口、第１の流路２１を流体の出口とした場合も上述と同様である。このときには、一方向弁１７からロータ１２とケーシング１３との間の空間部に流体を導入してバックプレッシャＢＰを作り出し、一方向弁１６は、ロータ１２とケーシング１３との間に導入されている前記流体を出口側から流出さないようにしてバックプレッシャＢＰを保持する。これにより、流量制御弁１０は、両方向への対応が可能となる。
【００４８】
図９は、図５及び図６に示した流量制御弁１０の流体の通過面積変化を系統的な回路に示したものである。図９において、開口部２１ａと２２ａ間の流路においては、連通溝２３から見れば出口側の流路面積の制御であり、開口部２１ｂと２２ｂ間の流路においては連通溝２４から見れば入口側の流路面積の制御系体となる。図９において、実線の矢印で示す流体の流れは、第１の流路２１を流体の入口側、第２の流路２２を出口側とした場合を示し、点線の矢印で示す流体の流れは、第２の流路２２を流体の入口側、第１の流路２１を出口側とした場合を示す。
【００４９】
以上は、両方向に対応可能な流量制御弁について説明したが、一方向性の対応であれば、連通溝の何れか一方にのみ一方向弁を設ければよい。即ち、図５において第１の流路２１を流体の入口側、第２の流路２２を出口側とした場合には、閉弁時において連通している入口側の一方の開口部２１ａに連通する連通溝２３側にのみに一方向弁１６を設け、これとは反対に第２の流路２２を流体の入口側、第１の流路２１を出口側とした場合には閉弁時において連通している入口側の一方の開口部２２ｂに連通する連通溝２４側にのみに一方向弁１７を設ける。
【００５０】
また、この場合、一方向弁に替えて流体の一部を端面１２ｂ側に導入するための流路、例えば小孔を設けても良い。このように一方向弁に替えて小孔とすることで、部品点数の低減及びこれに伴う組付け性の向上、コストの低減を図ることが可能である。図１０及び図１１に小孔とした場合の系統的な回路を示す。尚、図１０、図１１に示す流路３１，３２がそれぞれ上記小孔を示している。
【００５１】
また、上記実施形態においては、ロータ１２のステータ１１との密着状態を保つための初期荷重を皿バネ１８等のバネにより作り出しているが、バネ部とロータと回転軸を一体物とし、バネ部に相当する部分に複数のスリットを切り込み、これらのスリットに挟まれた部分にばね性を持たせた一種のフレキシブルカップリングを形成したものを使用しても良い。このようなフレキシブルカップリングとして、例えばフレクサス（登録商標）がある。そして、このような構成とすることにより、部品点数の低減、組立及び組立後のステータ側（固定）とロータ側（回転側）の回動に伴うに平行度をより安定させることが可能となる。
【００５２】
また、ニードル弁方式と異なり、電気制御が容易になることにより、流量制御系の制御部と操作部の位置（距離）的な分離が可能となる。即ち、従来のように操作部までの油圧回路の配管が不要となり、主要回路の一部に流量制御弁を組み込むことが可能となり、配管工数の低減化、及び流体の長い通路の短縮に伴う配管中の流体より発生する騒音の低減及び乱流の発生要因の低減へと繋がる。また、ハウジング及びステータ（固定側）の応用対処することにより直配管対応、マニホールド対応と多様化が可能である。
【００５３】
更に、ステータ側、ロータ側の位置関係、即ち制御範囲の特定は、両者間において作動範囲の機械的位置決めを行えばよい。また、電気制御にかかわる位置制御はロータの回転軸に連動させてポテンショメータ、エンコーダ等の電気変位検知センサを用いることによって行うことができる。
また、ロータの回転軸の制御は、直接、間接に拘らず電気モータを用いることとなり、その間にギヤ等の減速機構を用いざるを得ないが、これらは制御一般的な手法と何ら特異なものを必要とするものではない。
【００５４】
上述した流量制御弁１０は、高圧、大流量の制御において流体におけるフローフォース（発生流体力）、及び制御流体の流体圧から生じる制御力の増大が流体圧のバックプレッシャへの運用にて縮小化できることにより、油圧系のテストスタンド、高圧化が進められている飛行技術系への対応が可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１    ボデイ
２    ニードル弁
２ａ    弁軸
２ｂ    ねじ部
２ｃ    先端部
２ｄ    テーパ面
３    弁座
４    ハンドル
１０    流量制御弁
１１    ステータ（弁本体、固定部）
１１ａ    一側の端面
１１ｂ    他側の端面
１１ｃ    軸穴
１１ｄ    位置決め用の溝
１２    ロータ（弁体、回転部）
１２ａ    一側の端面
１２ｂ    他側の端面
１２ｃ    軸穴
１３    ケーシング
１３ａ    端面
１３ｂ    軸穴
１４    押圧手段
１５    回転軸
１６，１７    一方向弁
１８    皿バネ
１９    端板
２１    第１の流路
２１Ａ    開口部
２１ａ，２１ｂ    開口部
２２    第２の流路
２２Ａ    開口部
２２ａ，２２ｂ    開口部
２３，２４    連通溝
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ    端部
２５    ピン（回転軸）
２６    位置決めピン
２７，２８，２９    Ｏリング
３１，３２    流路（小孔）
ＦＨ    フローフォース
ＢＰ    バックプレッシャ（背圧）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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